❶ 石油的概念及化学组成
(一)石油的概念
石油是存在于地下岩石孔隙中的以液态烃为主体的可燃有机矿产。地下油气藏中的石油是气态、液态及固态烃类及其衍生物的混合物，在成分上以烃类为主，含有数量不等的非烃化合物及多种微量元素。在相态上以液态为主，溶有大量烃气及少量非烃气，以及数量不等的固态烃类及非烃类物质。油气藏中组成石油的各种成分和相态的比例因地而异，因此，石油没有确定的化学成分和物理常数。
(二)石油的元素组成
石油没有确定的化学成分，因而也就没有确定的元素组成。但组成石油的化学元素主要是碳(C)和氢(H)，其次是硫(S)、氮(N)、氧(O)。不同产地的石油元素组成含量存在差异(表1－1)。
石油中碳含量一般为80%～88%，氢含量为10%～14%，两种元素占绝对优势，一般含量在95%～99%之间。硫、氮、氧总量在0.3%～7%之间变化，一般含量低于2%～3%，个别石油含硫量可高达10%。
由于硫具有腐蚀性，因此含硫量的高低关系到石油的品质。原油中含硫量变化很大，从万分之几(克拉玛依，0.05%)到百分之几(委内瑞拉，5.48%)。根据含硫量可把原油分为高硫原油(含硫量大于1%)和低硫原油(含硫量小于1%)。原油中的硫主要来自有机物的蛋白质和围岩的含硫酸盐矿物如石膏等，故产于海相环境的石油较形成于陆相环境的石油含硫量高。
原油的含氮量在0.1%～1.7%之间，平均值0.094%。90%以上的原油含氮量小于0.2%。原油的含氧量在0.1%～4.5%之间，主要与其氧化变质程度有关。
表 1 －1 石油的元素组成 ( 质量分数/%)
( 据石毓程，1980，有改动)
除上述 5 种主要元素之外，还从原油灰分 ( 石油燃烧后的残渣) 中发现有铁 ( Fe) 、钙 ( Ca) 、镁 ( Mg) 、硅 ( Si) 、铝 ( Al) 、钒 ( V) 、镍 ( Ni) 、铜 ( Cu) 、锑 ( Sb) 、锰( Mn) 、锶 ( Sr) 、钡 ( Ba) 、硼 ( B) 、钴 ( Co) 、锌 ( Zn) 、钼 ( Mo) 、铅 ( Pb) 、锡( Sn) 、钠 ( Na) 、钾 ( K) 、磷 ( P) 、锂 ( Li) 、氯 ( Cl) 、铋 ( Bi) 、铍 ( Be) 、锗( Ge) 、银 ( Ag) 、砷 ( As) 、镓 ( Ga) 、金 ( Au) 、钛 ( Ti) 、铬 ( Cr) 、镉 ( Cd) 等 30多种元素。这些元素虽然种类繁多，但总量仅占石油质量的万分之几，在石油中属微量元素，或称之为灰分元素。
在石油微量元素中，以钒 ( V) 、镍 ( Ni) 两种元素含量高，分布普遍，且鉴于其与石油成因有关，最为石油地质学家所重视。V/Ni 比值可作为区分是来自海相环境还是陆相环境沉积物的标志之一。一般 V/Ni ＞ 1 被认为是海相环境，V/Ni ＜ 1 为陆相环境。
( 三) 石油的化合物组成
组成石油的主要元素是碳 ( C) 、氢 ( H) 、硫 ( S) 、氮 ( N) 、氧 ( O) ，但由这 5 种元素构成的化合物却是庞大的。笼统地说，组成石油的化合物多是有机化合物; 作为杂质混入的无机化合物不多，含量甚微，可以忽略不计。石油的化合物组成，归纳起来可以分为烃和非烃两大类，其中烃类是主要的，这与元素组成以碳 ( C) 、氢 ( H) 占绝对优势相一致。
现今从全世界经过分析的不同原油中分离出来的有机化合物有近 500 种，还不包括有机金属化合物。其中约 200 种为非烃，其余为烃类。原油的大半是由 150 种烃类组成的。
1. 烃类化合物
在化学上，烃类可以分为两大类: 饱和烃———烷烃、环烷烃，不饱和烃———烯烃、芳香烃和环烷－芳香烃。
(1)饱和烃
在石油中饱和烃在数量上占大多数，一般占石油所有组分的50%～60%。可细分为烷烃和环烷烃。
在常温常压下，烷烃C1—C4为气态，C5—C15为液态，C16以上为固态(天然石蜡)。
图1－1 异戊二烯型烷烃同系物立体化学结构图
石油中带支链(侧链)的异构烷烃以≤C10为主，常见于C6—C8中;C11—C25较少，且以异戊二烯型烷烃最重要。石油中的异戊二烯型烷烃(图1－1)，一般被认为是由叶绿素的侧链———植醇演化而来的，因而是石油为生物成因的标志化合物。现已从石油中分离出多种异戊二烯型化合物，其总量达石油的0.5%。其中研究和应用较多的是2，6，10，14－四甲基十五烷(姥鲛烷)和2，6，10，14－四甲基十六烷(植烷)。研究表明，同一来源的石油，各种异戊二烯型化合物极为相似。因而常用作油源对比的标志。
环烷烃在石油中所占的比例为20%～40%，平均30%左右。低分子量(＜C10)的环烷烃，尤以环戊烷(C5—五员环)和环己烷(C6—六员环)及其衍生物为石油的重要组成部分，且一般环己烷多于环戊烷。中等到高分子量(C10—35)的环烷烃可以是单环到六环。石油中环烷烃以单环和双环为主，占石油中环烷烃的50%～55%，三环约占20%，四环以上占25%左右。在石油中多环环烷烃的含量随成熟度增加而减少，故高成熟原油中1－2环的环烷烃显着增多。
在常温常压下，环丙烷(C3H6)和甲基环丙烷(C4H8)为气态;除此之外，所有其他单环环烷烃均为液态，两环以上(＞C11)的环烷烃为固态。
(2)不饱和烃
石油中的不饱和烃主要是芳香烃和环烷－芳香烃，平均占原油质量的20%～45%。此外原油中偶见有直链烯烃。烯烃及不饱和环烃，因其极不稳定，故很少见。
石油中已鉴定出的芳香烃，根据其结构不同可以分为单环、多环和稠环三类，而每个类型的主要分子常常不是母体，而是烷基衍生物。
单环芳烃包括苯、甲苯、二甲苯等;多环芳烃有联苯、三苯甲烷等;稠环芳烃包括萘(二环稠合)、蒽和菲(三环稠合)，以及苯并蒽和崫(四环稠合)。
芳香烃在石油中以苯、萘、菲三种化合物含量最多，其主要分子也常常是以烷基的衍生物出现。如前者通常出现的主要是甲苯，而不是苯。
环烷－芳香烃包含一个或几个缩合芳环，并与饱和环及链烷基稠合在一起。石油中最丰富的环烷－芳香烃是两环(一个芳环和一个饱和环)构成的茚满和萘满以及它们的甲基衍生物。而最重要的是四环和五环的环烷－芳香烃，其含量和分布特征常用于石油的成因研究和油源对比。因为它们大多与甾族和萜族化合物有关(芳构化)，而甾族和萜族化合物是典型的生物成因标志化合物。
2.非烃化合物
石油中的非烃化合物是指除碳、氢两种主要元素外，还含有硫或氮或氧，抑或金属原子(主要是钒和镍)的一大类化合物。石油中这些元素含量不多，但含这些元素的化合物却不少，有时可达石油质量的30%。其中又主要是含硫、氮、氧的化合物。
(1)含硫化合物
硫是石油中碳和氢之后的第三个重要元素，含硫的化合物也最为多见。目前石油中已鉴定出的含硫化合物将近100种，多呈硫醇、硫醚、硫化物(H2S)和噻吩(以含硫的杂环化合物的形式存在，在重质石油中含量较为丰富)。
(2)含氮化合物
石油中含氮化合物较为少见，平均含量小于0.1%。目前从石油中分离出来的含氮化合物有30多种，主要是以含氮杂环化合物的形式存在。可将其分为两组，一组为碱性化合物，有吡啶、喹啉、异喹啉、吖啶及卟啉、吲哚、咔唑及其同系物。其中以含钒和镍的金属卟啉化合物最为重要。
原油中的卟啉化合物首先是由特雷勃斯发现的(C.Treibs，1934)。包括初卟啉和脱氧玫红初卟啉，并提出石油中的卟啉是由植物叶绿素和动物氯化血红素转化来的。这个发现为石油有机成因说提供了有力的证据，引起了广泛的注意和重视。目前对卟啉的研究已逐步深入并发现了多种类型。卟啉是以4个吡咯核为基本结构，由甲川桥联结的含氮化合物。在石油中卟啉常与钒、镍等金属元素形成络合物，因而又称为有机金属化(络)合物，其基本结构与叶绿素结构极为相似(图1－2)。
图1－2 叶绿素(A)与原油中的卟啉(B)、植烷(Ph)、姥鲛烷(Pr)结构比较图(据G.D.Hobsohetal.，1981)
但是，并不是所有原油中都含有卟啉，有相当一部分原油中不含或仅含痕量。一般中、新生代地层中形成的原油含卟啉较多，而古生代地层中的原油中的卟啉含量甚低或不含。这可能与卟啉的稳定性差有关。在高温(＞250℃)或氧化条件下，卟啉将发生开环裂解而破坏。
此外，原油中的卟啉类型还与沉积环境有密切关系，海相石油富含钒卟啉，而陆相石油富含镍卟啉。
(3)含氧化合物
石油中含氧化合物已鉴定出50多种。包括有机酸、酚和酮类化合物。其中主要是与酸官能团－COOH有关的有机酸，有C1—24的脂肪酸，C5—10的环烷酸，C10—15的类异戊二烯酸。石油中的有机酸和酚(酸性)统称为石油酸，其中以环烷酸最多，占石油酸的95%，主要是五员酸和六员酸。几乎所有石油中都含有环烷酸，但含量变化较大，在0.03%～1.9%之间。环烷酸易与碱金属化合作用生成环烷酸盐，环烷酸盐又特别易溶于水。因此，地下水中环烷酸盐的存在是找油的标志之一。
(四)石油的馏分组成
石油是数以百计的若干种烃类和非烃有机化合物的混合物，每种化合物都有自己的沸点和凝点。石油的馏分就是利用组成石油的化合物各自具有不同沸点的特性，通过对原油加热蒸馏，将石油分馏成不同沸点范围的若干部分，每一部分就是一个馏分。分馏所用的温度区间(馏程)不同，馏出物(馏分)有所差异(表1－2)。
表1－2 石油产品的大致馏程范围
通常石油的炼制过程可以看做是对石油的分馏，馏程的控制是根据原油的品质及对油品质量的具体要求来确定的。现代炼油工业为了提高石油中轻馏分的产量和提高产品质量，除了采用直馏法外，还采用催化热裂化、加氢裂化、热裂解、石油的铂重整等一系列技术措施。例如在常压下分馏出的汽油只占原油的15%～20%，在采用催化热裂化后，可使汽油的产量提高到50%～80%，以满足各方面以汽油作能源燃料的需求。
(五)石油的组分分析
石油的组分分析是利用有机溶剂和吸附剂对组成石油的化合物具有选择性溶解和吸附的性能，选用不同有机溶剂和吸附剂，将原油分成若干部分，每一部分就是一个组分。
一般在做组分分析之前，先对原油进行分馏，去掉低于210℃的轻馏分，切取＞210℃的馏分进行组分分析。凡能溶于氯仿和四氯化碳的组分称为油质，它们是石油中极性最弱的部分，其成分主要是饱和烃和一部分低分子芳烃。溶于苯的组分称为苯胶质，其成分主要是芳烃和一些具有芳环结构的含杂元素的化合物(主要为含硫、氮、氧的多环芳烃)。用酒精和苯的混合液(或其他极性更强的如甲醇、丙酮等)作溶剂，可以得到酒精－苯胶质(或其他相应组分)，此类胶质的成分主要是含杂元素的非烃化合物。用石油醚分离，溶于石油醚的部分是油质和胶质。其中能被硅胶吸附的部分是胶质，不被硅胶吸附的部分是油质，剩下不溶于石油醚的组分(但可溶于苯、二硫化碳和三氯甲烷等中性有机溶剂，呈胶体溶液，可被硅胶吸附)为沥青质。后者是渣油的主要组分，其主要成分是结构复杂的大分子非烃化合物。
❷ 什么是石油产品的水溶性酸碱
（1）石油产品中有水溶性酸碱，表明经酸碱精制处理后，酸没有完全中和或碱洗后用水冲洗得不完全。这些矿物酸碱在生产、使用或贮存时，能腐蚀与其接触的金属构件。水溶性酸几乎对所有金属都有强烈的腐蚀作用，而碱只对铝腐蚀。汽油中如有水溶性碱，在它的作用下，汽化器的铝制零件会生成氢氧化铝的胶体物质，堵塞油路、滤清器及油嘴。（2）油品中存有水溶性酸碱会促使油品老化。因为油中存有水溶性酸碱，在大气中的水分、氧气的相互作用及受热情况下，天长日久就会引起油品氧化、胶化及分解。所以在出厂的成品分析中，哪怕是发现有极微量的水溶性酸碱，都认为是不合格，是不能出厂的。
❸ 石油液化的形态、颜色,气味以及其他特点分别是什么
一、什么是液化石油气
主要由丙烷和丁烷组成的混合物；在常温、常压下是气体,在储存和运输方面,既不经济又不方便；但施以不高的压力（ 约0．5MPa）即可液化变为液体,所以称液化石油气.
一般在常温下加压以液态形式贮放在耐压的钢制容器中（一旦除去压力 即可重新变成气体）.
二、液化石油气的性质和特点
颜色与气味：
原本无色、无味,基本上不含硫,后专门加入特殊的臭味剂（乙基硫醇）,使之具有气味强烈、独特、刺激性、持久性且不被其它气味掩盖.
气态的比重较大：
气态密度比空气重1．5?2．0倍,液态比水轻,约为水的一半,液化气发生泄漏后,在空气中会象水流一样,其气体将沿地面和沟渠流向低洼处存滞下来,如果没有风吹是不易散发的,所以不要在低于地面处贮存液化气.
易燃易爆：
燃烧爆炸极限范围大,当空气中含有2％?10％的液化气时,一遇火源乃至石头与金属撞击发火或产生静电火花那样微小的火种,也很容易引起火灾爆炸事故.爆炸威力极大,爆炸速度达2?3km／s.当存在爆炸性气体时,千万要记住：不拉电掣,不点火（包括产生静电）,不要产生撞击和震动.